(57)【要約】【課題】撮像素子の放熱環境が良好な撮像素子の取付構造を提供する。【解決手段】固体撮像素子２は、その底面側が素子座３に固着され、素子座３は、くさびガラス４を介して３色分解プリズム１の出射端面１ａに固着されたものとなっている。  素子座３には、固体撮像素子２の底面が対向する部位において、透孔６が穿設されており、固体撮像素子２の底面がこの透孔６を介して周囲の空気に直接晒され、底面側からの放熱が容易となっている。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色分解プリズムの光出射端面に取り付けられる撮像素子の取付構造であって、
前記撮像素子は、前記色分解プリズムの光出射端面に素子座を用いて取り付けられ、該素子座は前記撮像素子の底面を受けると共に、当該素子座の周辺部分が直接または他部材を介して前記光出射端面に取り付けられる一方、前記撮像素子の底面に対向する前記素子座の部位には、該底面の一部を外部に露出する透孔またはスリットが穿設されてなることを特徴とする撮像素子の取付構造。
【請求項２】
前記透孔または前記スリットから露出した前記撮像素子の底面には、前記透孔または前記スリットを介して放熱部材が接合可能な金属プレートが取り付けられてなることを特徴とする請求項１記載の撮像素子の取付構造。
【請求項３】
色分解プリズムの光出射端面に取り付けられる撮像素子の取付構造であって、
前記撮像素子は、前記色分解プリズムの光出射端面に素子座を用いて取り付けられ、該素子座は前記撮像素子の底面を受けると共に、当該素子座の周辺部分が直接または他部材を介して前記光出射端面に取り付けられる一方、前記撮像素子の底面と、当該底面に対向する前記素子座の内壁との間の少なくとも一部に外部からの空気の通過を可能とする間隙が形成されてなることを特徴とする撮像素子の取付構造。
【請求項４】
色分解プリズムの光出射端面に取り付けられる撮像素子の取付構造であって、
前記撮像素子は、前記色分解プリズムの光出射端面に素子座を用いて取り付けられ、該素子座は前記撮像素子の底面を受けると共に、当該素子座の周辺部分が直接または他部材を介して前記光出射端面に取り付けられる一方、前記素子座は、前記撮像素子の底面に対向する部位の少なくとも一部がその余の部位よりも肉薄に形成されてなることを特徴とする撮像素子の取付構造。
【請求項５】
色分解プリズムの光出射端面に素子座を用いて撮像素子が取り付けられてなる撮像装置であって、
前記撮像素子は、請求項１から４までのうちいずれか１項記載の撮像素子の取付構造によって取り付けられてなることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＶカメラなどに用いられる撮像素子の取り付け構造に関し、特に、固体撮像素子の放熱改善を図った撮像素子の取付構造及びそれを用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＴＶカメラに代表される撮像装置、特に、カラーテレビカメラにおいては、撮像レンズからの被写体光が３色分解プリズムによって、Ｒ（赤）成分、Ｇ（緑）成分およびＢ（青）成分の３成分に分解され、これら各々の色成分がそれぞれＣＣＤ等の固体撮像素子や撮像管などにより電気信号に変換されるようになっており、その電気信号は、外部に設けられる画像信号処理回路で信号処理されて、モニタテレビの画面上にカラーテレビカメラで捉えられた被写体の像が映し出されるようになっている。
【０００３】
ところで、このようなＴＶカメラにおいて用いられる固体撮像素子は、３色分解プリズムに対して、各色毎の映像にずれを生ずることがないように確実に位置決めし、固定される必要があるが、さらに、固定後における温度変動や振動などの環境条件によってその固定状態が容易に変化を来すことがないように固定されることが望ましい。
かかる観点に基づいて、従来から固体撮像素子を色分解プリズムに固定する様々な手法が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００４】
例えば、図７には、固体撮像素子を３色分解プリズムに固定する手法の代表的な例が示されており、以下、同図を参照しつつこの従来の固定手法について説明する。
【０００５】
３色分解プリズム１は、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分毎に対応する出射端面１ａを有しているもので、図７には、説明の便宜上、その内の１つの成分を出射する出射端面１ａにおける固体撮像素子２の取付構造が示されている。
【０００６】
この取付構造においては、固体撮像素子２が丁度嵌まり込む程度の凹所５が形成されてなる素子座と称される部材（以下、素子座と称する）２０が設けられ、この素子座２０の凹所５に固定撮像素子２がその底面側で接合するようにして接着剤によって固着されるようになっている。この素子座２０の長手軸方向（図７において紙面上下方向）の両端部の端面には、外側へ傾斜する斜面が形成されており、素子座２０と３色分解プリズム１の間に配されるくさびガラス４の斜面が接合されるようになっている。
【０００７】
これら、素子座２０とくさびガラス４と３色分解プリズム１は、固体撮像素子２と３色分解プリズム１の出射端面１ａとの距離が適切な距離となるようにくさびガラス４の位置を適宜調整し、その位置を確定した後、接着剤によって相互に固着されるものとなっている。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−１６３３８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述のような固体撮像素子の保持に用いられる素子座は、通常、その熱膨張係数が３色分解プリズムを構成する硝材の熱膨張係数と近似する部材、例えば、セラミックやチタンなどにより形成される。
【００１０】
しかし、これらセラミックやチタンなどの部材は、熱伝導率が比較的小さく、固体撮像素子、特に、ＣＣＤなどのその底面側から放熱が必要とされる素子においては、先に述べたようにその底面が素子座に接着剤によって固着されていることと相俟って、固体撮像素子の放熱をより困難なものとしており、従来の素子座は、固体撮像素子の放熱環境という点では、決して良好な構造ではないという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、比較的簡易な構成で、撮像素子からの放熱を容易とすることができる撮像素子の取付構造を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、撮像素子の放熱環境が良好な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の撮像素子の取付構造は、色分解プリズムの光出射端面に取り付けられる撮像素子の取付構造であって、
前記撮像素子は、前記色分解プリズムの光出射端面に素子座を用いて取り付けられ、該素子座は前記撮像素子の底面を受けると共に、当該素子座の周辺部分が直接または他部材を介して前記光出射端面に取り付けられる一方、前記撮像素子の底面に対向する前記素子座の部位には、該底面の一部を外部に露出する透孔またはスリットが穿設されてなることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、前記透孔または前記スリットから露出した前記撮像素子の底面には、前記透孔または前記スリットを介して放熱部材が接合可能な金属プレートを取り付けるとより好適である。
【００１４】
また、色分解プリズムの光出射端面に取り付けられる撮像素子の取付構造であって、
前記撮像素子は、前記色分解プリズムの光出射端面に素子座を用いて取り付けられ、該素子座は前記撮像素子の底面を受けると共に、当該素子座の周辺部分が直接または他部材を介して前記光出射端面に取り付けられる一方、前記撮像素子の底面と、当該底面に対向する前記素子座の内壁との間の少なくとも一部に外部からの空気の通過を可能とする間隙が形成されてなるものも好適である。
【００１５】
またさらに、色分解プリズムの光出射端面に取り付けられる撮像素子の取付構造であって、
前記撮像素子は、前記色分解プリズムの光出射端面に素子座を用いて取り付けられ、該素子座は前記撮像素子の底面を受けると共に、当該素子座の周辺部分が直接または他部材を介して前記光出射端面に取り付けられる一方、前記素子座は、前記撮像素子の底面に対向する部位の少なくとも一部がその余の部位よりも肉薄に形成されてなるものとしても好適である。
【００１６】
また、本発明の撮像装置は、色分解プリズムの光出射端面に素子座を用いて撮像素子が取り付けられてなる撮像装置であって、
前記撮像素子は、上述したいずれかの撮像素子の取付構造によって取り付けられてなることを特徴とするものである。
【００１７】
なお、上述した「…該素子座は前記撮像素子の底面を受ける」とは素子座の内壁面が撮像素子の底面と対向するような状態で素子座が撮像素子を保持する様子を意味するものであって、素子座の内壁面が撮像素子の底面と当接する状態に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の撮像素子の取付構造によれば、撮像素子は、その底面側が周囲の空気あるいは空気流に晒されるように構成された素子座によって色分解プリズムに取り付けられるので、従来に比して撮像素子のより良好な放熱を確保することができ、撮像素子自体の温度上昇が抑制され、温度による撮像素子の劣化防止が実現できるだけでなく、撮像素子の温度上昇に起因する色ずれの発生を抑制し、信頼性の高い撮像装置を提供することができる。
【００１９】
また、特に、撮像素子の底面と対向する素子座の部位の肉厚を薄くすることによっても、従来に比して、その部分を介した放熱を改善することができ、撮像素子自体の温度上昇を抑制し、温度による撮像素子の劣化防止が実現できるだけでなく、撮像素子の温度上昇に起因する色ずれの発生を抑制し、信頼性の高い撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る撮像素子の取付構造について図面を参照しつつ説明する。
図１には本発明の第１の実施形態に係る撮像素子の取付構造を適用した撮像装置としてのＴＶカメラの概略構成例が示されており、まず、この概略構成について同図を参照しつつ説明する。なお、図７に示された従来構成に用いられたものと同一の構成要素については、同一の符号を付すこととする。
【００２１】
本発明の実施形態におけるＴＶカメラは、後述する３色分解プリズム１等が収納された本体部１０１と、この本体部１０１に取着され、適宜な数のレンズの組み合わせからなる撮影レンズ１０２とに大別されてなるものである。
【００２２】
本体部１０１には、撮影レンズ１０２によって得られた被写体光を、Ｒ（赤）成分、Ｇ（緑）成分およびＢ（青）成分の３成分に分解するための３色分解プリズム１が設けられており、この３色分解プリズム１には、例えばＣＣＤなどの固体撮像素子２が後述するように取着されている。なお、３色分解プリズム１は、３成分に対応して３つの出射端面１ａを有するが、図１においては、説明の便宜上、１つの出射端面１ａにおける固体撮像素子２を側面から見た状態が示されたものとなっている。
【００２３】
固体撮像素子２により得られた３つの色成分の光は、図示されない信号ケーブルを介して外部の画像処理装置へ入力され、信号処理されて図示されないモニタテレビの画面上にＴＶカメラで捉えられた被写体の像を映し出すことができるようになっている。
【００２４】
本発明の実施形態においては、固体撮像素子２が、その底面側で素子座３に接着剤により固着され、素子座３は、くさびガラス４に接着剤により固着され、さらに、くさびガラス４が３色分解プリズム１に接着剤により固着される点は、基本的に従来同様であるが、素子座３の構造が次述するように従来と異なるものとなっている。
【００２５】
すなわち、素子座３は、熱膨張係数が３色分解プリズム１の構成硝材の熱膨張係数に近い部材、例えば、セラミックやチタンなどからなる平板状の部材に、固体撮像素子２がその底面側で嵌り込む凹所５が形成されたものとなっている。素子座３は、その横幅すなわち、固体撮像素子２の接続端子２ａの配列方向（図２（ｂ）において紙面上下方向）に対して直交する方向の長さが、その方向における固体撮像素子２の長さよりも小さく設定される一方、この実施例においては、長手軸方向、すなわち、固体撮像素子２の接続端子２ａの配列方向（図２（ｂ）において紙面上下方向）に沿う方向の長さは、同方向における固体撮像素子２の長さより長目に設定されたものとなっている（図２参照）。
【００２６】
そして、素子座３の一方の面側には、長手軸方向の長さが、固体撮像素子２の接続端子２ａの配列方向に沿った長さに等しく設定された凹所５が形成されている。この凹所５は、固体撮像素子２がその底面側で接着剤により固着され、固体撮像素子２を十分保持できる程度の深さがあれば良く、特定の深さに限定される必要はないものである（図２参照）。
【００２７】
また、凹所５の長手軸方向の両端部の端面は、従来同様、外側へ傾斜する斜面に形成されており、素子座３と３色分解プリズム１との間に配されるくさびガラス４の斜面が接合されるようになっている。
【００２８】
さらに、この実施形態における素子座３には、固体撮像素子２の底面と対向する部位、すなわち、凹所５のほぼ中央部分に適宜な大きさの透孔６が穿設されて、固体撮像素子２の底面が周囲の空気に直接晒されるようになっている（図２参照）。これによって、従来と異なり、固体撮像素子２の底面が透孔６を介して周囲の空気に直接晒されるため、底面側からの放熱が容易となり、固体撮像素子２の温度上昇が確実に抑制されることとなる。
【００２９】
なお、この第１の実施形態における透孔６の断面形状は円であるが（図２（ｂ）参照）、この透孔６の形状は、特定の形状に限定される必要は無いものであり、任意に設定されるべきものである。
【００３０】
かかる構成の素子座３の取付手順は、基本的に従来と変わるところはないので、その詳細な説明は省略するが、概略を述べれば、まず、素子座３に固体撮像素子２を接着剤によって固着する。しかる後、３色分解プリズム１の出射端面１ａと固体撮像素子２の撮像面との距離が所望する距離となるように、出射端面１ａと素子座３との間のくさびガラス４の位置を調整し、位置確定後、接着剤によって３色分解プリズム１とくさびガラス４と素子座３とを相互に接着固定する。
【００３１】
次に、第２の実施形態における撮像素子の取付構造及びその取付構造を有する撮像装置としてのＴＶカメラについて、図３を参照しつつ説明する。
この第２の実施形態におけるＴＶカメラは、素子座３Ａの構成が先の第１の実施形態における素子座３と次述するように異なるものとなっており、他の構成は基本的に図１に示された構成と同一である。なお、図１及び図２に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
【００３２】
この第２の実施形態における素子座３Ａは、凹所５Ａが従来に比してやや深めに形成されたものとなっている。これによって、従来、固体撮像素子２は、その底面側で凹所５Ａに接着剤により固着されていたのに対して、この第２の実施形態においては、固体撮像素子２の底面と、素子座３Ａの内壁、すなわち、凹所５Ａの表面との間に、空気通過用の間隙７が形成されるように、固体撮像素子２は、その接続端子２ａの配列方向の端部において、接着剤により素子座３Ａの端部内壁面８ａ，ｂに固着されたものとなっている。
【００３３】
固体撮像素子２の接続端子２ａの配列方向に沿う素子座３Ａの側面は、外部に開放された状態となるため、この間隙７は、素子座３Ａの外部と連通し、固体撮像素子２の底面は、周囲の空気に直接晒されるようになっているだけでなく、この間隙７を空気が通過する際に、その空気の流れに直接晒されるようになっている。固体撮像素子２の底面が間隙７を通過する空気に直接晒されるため、底面側からの放熱が促進され、固体撮像素子２の温度上昇が確実に抑制されることとなる。
【００３４】
次に、第３の実施形態における撮像素子の取付構造及びその取付構造を有する撮像装置としてのＴＶカメラについて、図４を参照しつつ説明する。
この第３の実施形態におけるＴＶカメラは、素子座３Ｂの構成が先の第１の実施形態における素子座３と次述するように異なるものとなっており、他の構成は基本的に図１に示された構成と同一である。なお、図１及び図２に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
【００３５】
この第３の実施の形態における素子座３Ｂは、先の第１及び第２の実施形態における素子座３、３Ａが、いずれも１つの部材を用いて一体に形成されたものであるのに対して、２つの分割部材９ａ，９ｂから構成されたものとなっている。
すなわち、分割部材９ａ，９ｂは、固体撮像素子２の接続端子２ａの配列方向における端部近傍における形状が、例えば、図２に示された素子座３と同様で、固体撮像素子２の底面が接着剤によって、段部１０に固着されるようになっているものである。
【００３６】
このように２つの分割部材９ａ，９ｂの間から、固体撮像素子２の底面の適宜な部分が外部に露出し、素子座３Ｂ外部の空気に直接晒される。これによって、固体撮像素子２の底面側からの放熱が促進され、固体撮像素子２の温度上昇が確実に抑制されることとなる。
【００３７】
このような構成においては、特に、固体撮像素子２の底面に、放熱効率の良好な例えば銅などを用いた平板状の部材、すなわち金属プレート１１を固着させて、より固体撮像素子２の放熱が促進されるようにしても好適である（図５参照）。さらに、この金属プレート１１に、従来から半導体素子などの放熱に用いられている多数のフィンが立設された放熱器（図示せず）を接合、固着させて、さらなる放熱の促進を図っても好適である。
【００３８】
次に、第４の実施形態における撮像素子の取付構造及びその取付構造を有する撮像装置としてのＴＶカメラについて、図６を参照しつつ説明する。
【００３９】
この第４の実施形態におけるＴＶカメラは、素子座３Ｃの凹所５の底面の厚みが薄く設定されたものが用いられたものとなっている。
すなわち、この第４の実施形態における素子座３Ｃは、その凹所５と反対側の面となる外壁側にも、凹所５に対応する部位に第２の凹所１２が形成された構造となっており、その結果、従来に比して凹所５の底面は薄肉となっている。
【００４０】
このように固体撮像素子２の底面と素子座３Ｃ周囲の空気との間に介在する素子座３Ｃの厚みが小さくなる、換言すれば、素子座３Ｃを介した固体撮像素子２の底面と周囲の空気との距離が小さくなることで、従来に比して底面側からの素子座３Ｃを介しての放熱が容易となることが期待できる。
【００４１】
なお、上述したいずれの実施形態においても、くさびガラス４を介して素子座３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃが３色分解プリズム１の出射端面１ａに接合される構成としたが、素子座３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃが３色分解プリズム１の出射端面１ａに直接接合される構成であっても勿論よいものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像素子の取付構造を適用したＴＶカメラの概略構成を示す構成図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像素子の取付構造における素子座の側面図（ａ）、および平面図（ｂ）
【図３】本発明の第２の実施形態に係る撮像素子の取付構造に用いられる素子座の側面図（ａ）、および平面図（ｂ）
【図４】本発明の第３の実施形態に係る撮像素子の取付構造に用いられる素子座の側面図（ａ）、および平面図（ｂ）
【図５】本発明の第３の実施形態に係る撮像素子の取付構造において、固体撮像素子の底面に金属プレートを固着した状態の素子座の側面図（ａ）、および平面図（ｂ）
【図６】本発明の第４の実施形態に係る撮像素子の取付構造に用いられる素子座の側面図（ａ）、および平面図（ｂ）
【図７】従来の素子座の側面図（ａ）、および平面図（ｂ）
【符号の説明】
【００４３】
１        ３色分解プリズム
１ａ        出射端面
２        固体撮像素子
３        素子座（第１の実施形態）
３Ａ        素子座（第２の実施形態）
３Ｂ        素子座（第３の実施形態）
３Ｃ        素子座（第４の実施形態）
４        くさびガラス
５        凹所（第１、第３及び第４の実施形態）
５Ａ        凹所（第２の実施形態）
６        透孔
７        間隙
９ａ，９ｂ        分割部材
１１        金属プレート
１０１        本体部
１０２        撮影レンズ
【図１】
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【図２】
2006245961.tif 000004
【図３】
2006245961.tif 000005
【図４】
2006245961.tif 000006
【図５】
2006245961.tif 000007
【図６】
2006245961.tif 000008
【図７】
2006245961.tif 000009